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IT之家学院 | 电视屏幕显像基本原理
发表时间:2018-07-02

IT之家学院 | 电视屏幕显像基本原理


1900年,英国人康斯坦丁·帕斯基在为国际电联会议起草的报告中首次正式使用“Television”一词。
1925年,贝尔德在英国首次成功装配出电视机。
1949年,美国研制出世界上首只三枪三束彩色显像管。
1958年,中国第一台电视机在天津无线电厂试制成功,同年,中国电视广播中心首次在北京试播电视节目。
作为我们生活中几乎最不可或缺的家用电器,电视的历史已近百年。从《红楼梦》、《西游记》,到《快乐大本营》、《中国好声音》,可以说电视伴随了一代人的成长,说到这里,大家有没有想过,电视中的图像,到底是如何被显示出来的呢?
今天的IT之家学院,文轩就和大家聊聊电视屏幕显像的基本原理。
显像管电视的显像原理
一提到显像管电视,可能大家的脑海里总会浮现出“笨重”、“古董”、“静电”这样的词汇,事实上,显像管电视并不像我们印象中那样古老,遥想十年以前(就是首款iPhone发布的那一年),显像管电视的保有率还十分可观,时至今日,这种电视也没有完全退出市场。
要说显像管电视最让人印象深刻的特点是什么,那恐怕非“大”字不可了。这里的大并不是指它的屏幕大(当然了,大屏的显像管电视也非常常见),而是指它的体积很大,这种电视的背后永远都鼓着一个“大大的包”,这个“包”里装的到底是什么啊?



记得小时候,小编问过家里的大人,电视的后背鼓溜溜的,里面装的到底是什么啊?大人说,你看到电视里的孙悟空了么?他就被装在这里面。
那几年,小编一直以为打破电视背后的那个大包,就能在里面看到微缩版的孙悟空,当然了,如果家里的大人现在跟我这么解释,我肯定不会相信了。
要解释显像管电视的体积为什么这么大这个问题,还要从它里面显像管的结构讲起。
小编画了一张草图,大概描述了显像管的结构:



它的核心元器件已经在图中标示出来了,分别是阴极、聚焦线圈、偏转线圈真空管和荧光粉。
当电信号输入到电视的显像管中时,它会由显像管一端(就是比较尖的那端)的阴极(电子枪的一部分)转换为电子束,并传输到聚焦线圈,聚焦线圈则对电子束有聚集作用,如果此时这束电子束直接投射到荧光屏上,那你将在电视屏幕的中心看到一个圆圆的白点,这可不是我们想要的效果。
要让电视屏幕显示正常的画面,我们还需要一个叫做“偏转线圈”的元器件,它的作用是通过磁场将那束圆圆细细的电子束变成一条一条的,这一条条的电子束会在电视的荧光屏上做扫描,负责水平扫描的那组线圈被称作“行偏转线圈”,负责垂直扫描的那组线圈被称作“场偏转线圈”,在行偏转线圈的场偏转线圈的共同作用下,那束圆圆细细的电子束就会变成一个矩形光栅。
什么是扫描呢?这是电视机刷新画面的一种方式,小编这里又画了一个示意图,大家大概感受一下:



电视屏幕上的画面,实际上是由一条又一条的扫描线构成的,中国的电视制式是PAL-D,这种制式下,每幅图像的扫描线数量为625条。
图像的扫描展现又分为逐行扫描和隔行扫描两种,所谓的逐行扫描,指的是一次扫描即覆盖所有的行数,而隔行扫描则是先扫描偶数行,紧接着再扫描奇数行,从而形成一整幅图像,由于扫描的速度很快,所以人眼几乎感受不到扫描的过程。这两种扫描方式各有优点,又各有弊端,逐行扫描的优点是闪烁较轻,缺点则是对信号带宽的要求较高,隔行扫描的优点是节省带宽,缺点则是闪烁相对比较明显。
中国的PAL-D电视制式采用的是隔行扫描,我国的市电频率是50Hz,故每秒可以扫描50场,而又由于是隔行扫描,扫描两次才能形成一幅完整的画面,所以此时的帧率就是25帧/秒,这也是我国电视信号的标准帧率。
我们再将目光移回经由电子枪发射出的电子束上来。前文我们已经说到,电子束经过偏转线圈的处理,已经变成了一条又一条的,那这一条又一条的电子束打到玻璃上,怎么就变成了各式各样的图像了呢?
这些电子束打在透明的玻璃上肯定是无法显像的,知道显像管电视的屏幕为什么叫“荧光屏”吗?因为这个屏幕上被涂上了一层荧光粉。
荧光粉是由特殊的化学物质组成的,当电子束打到这层荧光粉上时,它们就会发出各种不同的光,电视画面就这样形成了。
显像管电视有黑白电视和彩色电视之分,黑白电视的电子枪相对比较简单,荧光粉也只能对图像的亮度部分进行还原,而彩色电视的电子枪就比较复杂了,它里面射出的电子束可以包含色彩信息,它的荧光粉可发出的光的颜色则有蓝白、灰白和黄白等几种。

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